Влажность древесины тополя бальзамического

В озеленении города Архангельска широко используются тополя. Наиболее распространенным видом является тополь бальзамический (Populus balsamifera). Данный вид тополя является довольно холодостойким, морозоустойчивым, газоустойчивым. Для оценки жизнеспособности деревьев в условиях города с целью принятия правильных хозяйственных решений необходимо знать физико-механические и химические свойства древесины тополей. Одним из таких свойств является влажность древесины. Водный режим растения, в частности влажность древесины, взаимосвязан со многими физиологическими процессами и является важным условием их нормального функционирования [2], [5], [12]. Не

вся древесина служит местом проведения воды [2]. Размеры общего поперечного сечения стволов деревьев, участвующего в проведении воды, различны. У большинства видов центральная часть ствола превращается в ядро и становится физиологически неактивной. Даже не вся заболонь участвует в проведении воды [5]. Воду проводят наружные годичные кольца [5], [8], [10], [13]. Заболонь содержит больше влаги и быстрее ее поглощает [7]. Для тополя характерна высокая влажность ядровой древесины [4], [9], [14], [15], [16]. В связи с этим Г. И. Редько [9] предположил, что ядро у тополей принимает участие в процессах водообмена, происходящих в дереве. Ряд ученых [1], [2], [5] отмечают, что центральная часть не может проводить воду. Центральная часть проводящей ксилемы закупоривается тиллами, которые практически перекрывают проходное сечение элементов ксилемы (сосудов) [11], или заполняется газами [6]. Однако данные утверждения мало применимы к тополю, так как привели бы к снижению влажности. А. В. Веретенников [2] указывает, что старые годичные кольца просто не достигают кроны, они выклиниваются по мере увеличения высоты дерева, поэтому не могут участвовать в восходящем токе. Таким образом, повышенная влажность ядровой древесины тополя не может объясняться выполнением функции проведения воды в дереве.

Особенности обводненности древесины тополя изучены недостаточно, причем имеющаяся информация неоднозначна и иногда противоречива.

Цель исследования – выявить зависимости влажности древесины тополя от морфометрических характеристик деревьев и оценить характер распределения влажности в поперечном сечении ствола.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследования проводили в насаждениях тополя бальзамического в г. Архангельске. Первая пробная площадь – сквер у Молодежного театра. Средняя высота тополей составляет 25,9 м, средний диаметр – 42,1 см, средний возраст – 45 лет. Индекс состояния насаждения – 2,9. Вторая пробная площадь – Петровский парк. Средняя высота тополей составляет 30,2 м, средний диаметр – 55,6 см, средний возраст – 40 лет. Индекс состояния насаждения – 1,9. Третья пробная площадь – сквер у лесозавода № 3. Средняя высота тополей составляет 30,1 м, средний диаметр – 45,9 см, средний возраст – 42 года. Индекс состояния насаждения – 1,57. Наибольшее количество сильно ослабленных деревьев (57 %) отмечается в сквере у Молодежного театра. Практически все деревья относятся к категории ослабленных в Петровском парке. Насаждение в сквере вблизи лесозавода № 3 можно охарактеризовать как относительно здоровое, так как примерно половина деревьев относится к категории здоровых, а индекс состояния насаждения пограничный между категориями здоровое насаждение и ослабленное.

На каждой пробной площади проводили сплошной перечет по ступеням толщины и категориям состояния, затем отбирали 15 модельных деревьев пропорционально представленности по ступеням толщины. Для каждого модельного дерева определяли морфометрические параметры и визуально санитарно-патологическое состояние. У каждого модельного дерева отбирали керны на высоте 1,3 м и у шейки корня. На высоте 1,3 м керны брались в 3-разовой повторности (с севера, с юга и произвольно). У шейки корня керны добывались только с северной стороны для определения возраста. Керны разделяли на части по

10 мм и определяли влажность для каждой частички весовым методом с расчетом на влажный вес. Взвешивание проводили в полевых условиях на торсионных весах «ВТ-500» с ценой наименьшего деления 1 мг. Сушили образцы в сушильном шкафу при температуре 104°.

РЕЗУЛЬТАТЫ И BЫBОДЫ

Средняя влажность древесины тополя составляет порядка 55,8 % в сквере у Молодежного театра, 54,0 % – в Петровском парке, 55,5 % – в сквере вблизи лесозавода № 3. Различия в средней влажности древесины между насаждениями с различными категориями состояния незначительны и недостоверны. Но чем сильнее ослаблено насаждение, тем выше коэффициент изменчивости влажности древесины. Так, в здоровом насаждении коэффициент изменчивости (3,6 %) в 2 раза меньше по сравнению с ослабленным насаждением. Обе выборочные совокупности характеризуются малой изменчивостью. В сильно ослабленном насаждении коэффициент изменчивости влажности древесины в 3 раза превышает таковой в здоровом насаждении. Данная выборочная совокупность характеризуется средней изменчивостью.

В древесине тополя выделяют заболонную и ядровую зоны. Выделение функционально различных зон связано с появлением в ядровой зоне серой окраски, резким повышением влажности. Особенностью древесины тополя является превышение влажности древесины ядровой зоны над заболонной (табл. 1).

Различие во влажности заболонной зоны между насаждениями разных категорий состояния, а также во влажности ядровой зоны недостоверно. И в относительно здоровом насаждении, и в сильно ослабленном средняя влажность заболонной древесины составляет порядка 44 %, а средняя влажность ядровой зоны – 58 %. Наибольшей изменчивостью характеризуется влажность и ширина заболонной зоны древесины в ослабленных и сильно ослабленных насаждениях. В среднем ширина заболонной зоны древесины составляет 4,7 см, а ядровой – 14 см, что соответствует 25 и 75 %. Отмечается тенденция увеличения влажности и ширины заболонной древесины тополя в сильно ослабленном насаждении.

Одним из самых изменчивых показателей является влажность заболони древесины тополя. Зависимость данного показателя от морфометрических характеристик деревьев представлена в табл. 2.

Отмечается умеренная криволинейная достоверная связь влажности заболонной зоны с высотой поднятия кроны в относительно здоровом и ослабленном насаждении. В Петровском парке, где кроны деревьев подвергались обрезке, прослеживается умеренная криволинейная достоверная связь данного показателя с высотой де-

Характеристика водопроводящей зоны древесины тополя

Таблица 1

Показатели статистического анализа

Влажность заболонной зоны, %

Влажность ядровой зоны, %

Ширина заболонной зоны, см

Ширина ядровой зоны, см

Ширина заболонной зоны, %

Ширина ядровой зоны, %

Сквер у Молодежного театра

М	46,2	59,1	4,4	12,3	26,9	73,1
δ	9,45	4,83	3,74	4,29	21,24	21,24
m M	2,5	1,3	1,0	1,1	5,7	5,7
C	20,5	8,2	84,4	34,9	78,9	29,1
t 1	18,3	45,8	4,4	10,7	4,7	12,9
p	5,5	2,2	22,5	9,3	21,1	7,8

Петровский парк

М	42,8	57,8	5,1	16,1	23,5	76,5
δ	9,11	4,73	2,13	2,41	7,21	7,21
m M	2,4	1,3	0,6	0,6	1,9	1,9
C	21,3	8,2	42,0	14,9	30,7	9,4
t 1	17,6	45,7	8,9	25,0	12,2	39,7
p	5,7	2,2	11,2	4,0	8,2	2,5

Лесозавод № 3

М	43,4	59,2	4,5	13,6	24,4	76,1
δ	3,79	2,24	1,7	2,10	6,54	7,15
m M	1,0	0,6	0,5	0,6	1,7	1,9
C	8,7	3,8	37,7	15,4	26,8	9,4
t 1	42,8	99,0	9,9	24,3	13,9	39,8
p	2,3	1,0	10,1	4,1	7,2	2,5

Примечание. М – среднее значение; δ – среднее квадратичное отклонение; m M – основная ошибка среднего значения; C – коэффициент изменчивости; t₁ – достоверность среднего значения; p – точность опыта.

Таблица 2

Теснота связи показателей водопроводящей зоны древесины от морфометрических характеристик деревьев (η ± m η )

Морфометрические показатели

Влажность заболонной древесины

Влажность ядровой древесины

Ширина заболони

Относительно здоровое насаждение

Высота, м	0,41 ± 0,15	0,26 ± 0,17	0,83 ± 0,06
Диаметр, см	0,61 ± 0,11	0,74 ± 0,08	0,93 ± 0,02
Высота поднятия кроны, м	0,56 ± 0,12	0,47 ± 0,15	0,73 ± 0,08
Возраст, лет	0,69 ± 0,10	0,40 ± 0,15	0,58 ± 0,12
Категория состояния	0,31 ± 0,17	0,12 ± 0,18	0,05 ± 0,18

Ослабленное насаждение

Высота, м	0,61 ± 0,11	0,51 ± 0,13	0,44 ± 0,15
Диаметр, см	0,87 ± 0,05	0,79 ± 0,07	0,83 ± 0,05
Высота поднятия кроны, м	0,53 ± 0,13	0,26 ± 0,17	0,49 ± 0,14
Возраст, лет	0,78 ± 0,07	0,55 ± 0,13	0,77 ± 0,07
Категория состояния	–	–	–

Сильно ослабленное насаждение

Высота, м 0,36 ± 0,16 0,60 ± 0,12 0,67 ± 0,10 Диаметр, см 0,79 ± 0,07 0,68 ± 0,10 0,51 ± 0,13 Высота поднятия кроны, м 0,39 ± 0,16 0,59 ± 0,12 0,66 ± 0,10 Возраст, лет 0,72 ± 0,09 0,40 ± 0,16 0,73 ± 0,08 Категория состояния 0,31 ± 0,17 0,60 ± 0,12 0,29 ± 0,17 рева. Обнаружена высокая криволинейная связь влажности заболонной древесины с диаметром древесного ствола и возрастом дерева, за исключением пробной площади с одновозрастным насаждением, где прослеживается умеренная зависимость.

Изменение влажности заболонной древесины с возрастом аппроксимируется уравнением параболы 4-го порядка:

у = –0,0001 ∙ х4+ 0,019 ∙ х3 – 1,13 ∙ х2 +

+ 29,06 ∙ х – 219,75 (R2 = 0,49), где у – влажность заболонной древесины, %; х – возраст дерева, лет.

В возрасте от 30 до 50 лет влажность заболони древесины составляет от 40 до 50 %. Отмечается снижение влажности заболонной древесины в более молодом возрасте. К 60 годам данный показатель может возрастать до 70 %, а у перестойных деревьев влажность функционально активной зоны древесины снижается. Основное количество деревьев с диаметром от 30 до 80 см имеют влажность заболонной зоны древесины от 40 до 50 %.

Влага распределена неравномерно по периметру заболонной древесины в поперечном сечении ствола. Различие может достигать 45 %. Приуроченность повышенной влажности к определенной стороне не отмечается. Так, у 57 % деревьев отмечается повышенная влажность заболонной древесины с северной стороны, у 43 % деревьев – с южной стороны. Можно предположить влияние на влажность заболонной древесины механических повреждений. Это вполне оправдывает низкий уровень влажности в отдельных участках заболони. Участок заболони с влажностью от 20 до 28 % (на абсолютно сухой вес) или от 15 до 20 % (на влажный вес) нельзя характеризовать физиологически активным. Так, интенсивность механических повреждений от 20 до 60 % приводит к колебаниям влажности по периметру заболони от 10 до 20 % соответственно. Интенсивность повреждения древесного ствола некрозом от 15 до 20 % вызывает изменение влажности заболонной древесины от 10 до 14 % соответственно.

Влажность ядровой древесины – довольно стабильный показатель. Коэффициент изменчивости составляет от 4 до 8 %, что указывает на малую изменчивость показателя. Однако выявлена корреляционная зависимость влажности ядровой древесины от диаметра дерева. На всех пробных площадях связь криволинейная достоверная от значительной до высокой (табл. 3). В ослабленном насаждении изменение влажности ядровой древесины в зависимости от диаметра дерева аппроксимируется уравнением параболы 3-го порядка:

у = –0,0007 ∙ х3+ 0,12 ∙ х2– 6,23 ∙ х + 155,89 (R2= 0,52), где у – влажность ядровой древесины, %; х – диаметр дерева, см.

При диаметрах ствола тополя от 30 до 50 см влажность ядровой древесины составляет от 45 до 55 %, при диаметрах ствола от 55 до 65 см – 55–60 %, при диаметрах более 70 см – превышает 60 %.

В сильно ослабленном насаждении влажность ядровой древесины коррелирует с высотой поднятия кроны и категорией состояния дерева. Отмечается тенденция увеличения влажности ядровой древесины тополя с уменьшением высоты поднятия кроны дерева и ее снижения с ухудшением состояния дерева.

Большой изменчивостью характеризуется ширина заболонной древесины тополя. Она зависит практически от всех исследуемых морфометрических характеристик дерева. В относительно здоровом насаждении отмечается очень высокая корреляционная зависимость от диаметра дерева (см. табл. 2). Зависимость ширины заболонной зоны дерева от его диаметра линейная (рис. 1). С увеличением диаметра дерева ширина заболонной зоны возрастает. Следующим по значимости влияния показателем является высота дерева. Отмечается тенденция увеличения ширины водопроводящей зоны с увеличением высоты дерева.

Рис. 1. Зависимость ширины заболони от диаметра дерева в относительно здоровом насаждении

В ослабленном насаждении отмечается высокая корреляционная криволинейная зависимость от диаметра дерева. Следующим по значимости влияния показателем является возраст дерева.

В сильно ослабленном насаждении главным фактором, влияющим на ширину заболони, выступает возраст дерева.

В распределении влажности по радиусу древесного ствола можно выделить 3 схемы: 1) плавное повышение влажности от камбия к ядровой древесине (у 20 % деревьев); 2) одинаковая влажность на всем поперечном сечении ствола дерева (у 13 % деревьев); 3) наружный сантиметр заболони имеет наибольшую влажность, равную влажности ядровой древесины, перепад влажности на границе между заболонной и ядровой зонами древесины может достигать 30 % (у 60 % деревьев). Корреляционная связь влажности древесины с расстоянием до камбия – высокая криволинейная достоверная (η = 0,80 ± 0,05). При различии влажности заболонной и ядровой зон древесины более 30 % корреляционная зависимость становится очень высокой (η = 0,91 ± 0,03). Зависимость влажности древесины от расстояния от камбия аппроксимируется уравнением параболы 5-го порядка вида у = a – b ∙ x + c ∙ x2 – d ∙ x3 + e ∙ x4 – f ∙ x5 (рис. 2, 3). У деревьев с меньшим диаметром более резкий скачок влажности от заболонной к ядровой древесине и влажность древесины более изменчива на протяжении ядровой части по сравнению с деревьями, имеющими диаметр более 50 см.

Рис. 2. Зависимость влажности древесины тополя от расстояния до камбия у деревьев с диаметром до 40 см

Рис. 3. Зависимость влажности древесины тополя от расстояния до камбия у деревьев с диаметром более 50 см

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Средняя влажность заболонной древесины составляет порядка 44 %, а средняя влажность ядровой зоны – 58 %. В среднем ширина заболонной зоны древесины – 4,7 см (25 % от радиуса древесного ствола). Влажность заболонной древесины зависит от диаметра и возраста дерева. По периметру заболонной древесины различие во влажности может достигать 45 %. Амплитуда изменений влажности зависит от интенсивности механических повреждений и некрозов. Влажность ядровой древесины зависит от диаметра и категории состояния дерева. Ширина заболони тополя зависит практически от всех исследуемых морфометрических характеристик дерева. В относительно здоровом насаждении на ширину заболонной зоны древесины наибольшее влияние оказывает диаметр и высота дерева, в ослабленном насаждении – диаметр и возраст, а в сильно ослабленном насаждении – только возраст дерева. Наиболее часто встречаемая закономерность распределения влаги по радиусу древесного ствола тополя (у 60 % деревьев): наружный сантиметр заболони имеет наибольшую влажность, равную влажности ядровой древесины, перепад влажности на границе между заболонной и ядровой зонами древесины может достигать 30 %, далее высокий уровень влажности поддерживается на протяжении всей ядровой древесины.

WOOD MOISTURE OF THE ROUGH-BARK POPLAR